JPH07226660A

JPH07226660A - 集積回路

Info

Publication number: JPH07226660A
Application number: JP1606394A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shoji; 孝庄司; Kohei Nagata; 幸平永田; Yusuke Ito; 雄介伊藤
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Asahi Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Asahi Electronics Co Ltd
Priority date: 1994-02-10
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の出力端子からの出力の真値を個別に制
御できる柔軟性の高い集積回路を提供すること。【構成】制御信号入力端子１７の入力レベルが“Ｈ
Ｉ”のときは、切り換えスイッチ１３がＯＦＦ、切り換
えスイッチ１４がＯＮとなり、主回路からの出力線１１
の信号は信号反転用インバータ１２を経由し反転してコ
ンプリメンタリトランジスタ対１５の共通ベースに入力
される。従って主回路からの出力が“ＨＩ”のときには
パルス出力用端子１６にロウレベルの信号が出力され
る。逆に、主回路からの出力が“ＬＯＷ”のときにはパ
ルス出力用端子１６にハイレベルの信号が出力される。
従って、制御信号入力端子１７を“ＨＩ”にした場合に
は、パルス出力用端子１６からは主回路の出力パルスが
反転して出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のパルス出力端子
を有する集積回路に関し、特にそれぞれのパルス出力端
子からの出力パルスの極性を選択的に反転可能にし、出
力の真値をハイレベルにするかロウレベルにするかを任
意に選択することができる集積回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、集積回路の出力の真値はその内部
構成によって予め決められているのが普通であった。以
下、スイッチング電源に使用される制御用集積回路を例
にとって説明する。従来のスイッチング電源制御用集積
回路としては、例えば、特公平３−１８４３０号公報
（該公報の第１図の制御回路１４参照）に記載されてい
るような三角波発生器と差動増幅器と比較器とから構成
されたＰｕｌｓｅＷｉｄｅｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ回路（パルス幅変調回路。本願明細書ではＰＷＭ回路
という）が利用されている。図４はＰＷＭ回路の典型的
な構成例である。図４において、ＰＷＭ回路４０は、そ
の内部に、三角波発振器４２、エラーアンプ（差動増幅
器）４３、コンパレータ４４、コンプリメンタリトラン
ジスタ対５１を備えている。また、エラーアンプ４３の
出力線４８と三角波発振器４２の出力線４９はコンパレ
ータ４４の入力に接続されている。さらに、コンパレー
タ４４の出力線５０はコンプリメンタリトランジスタ５
１の共通ベース５０ａに接続されている。

【０００３】ＰＷＭ回路４０の入出力端子としては、プ
ラス入力端子４５、マイナス入力端子４６、パルス出力
端子４７、高電圧入力端子５２、低電圧入力端子５３が
ある。プラス入力端子４５はエラーアンプ４３のプラス
入力４５ａに、マイナス入力端子４６はエラーアンプ４
３のマイナス入力４６ａに接続されている。パルス出力
端子４７はコンプリメンタリトランジスタ対５１の共通
エミッタ４７ａに接続されている。高電圧入力端子５２
および低電圧入力端子５３はコンプリメンタリトランジ
スタ対５１の両端（コレクタ）に接続されている。なお
図４では省略しているが、ＰＷＭ回路４０は、そのほか
に電源供給用端子、発振周波数を調整する端子、エラー
アンプ４３の動作安定に必要な端子などを具備してい
る。

【０００４】次に、以上の構成を有するＰＷＭ回路の動
作を図５を用いて説明する。同図において、５７、５
８、５９、６０は、それぞれ図４のパルス出力端子４
７、エラーアンプの出力線４８、三角波発振器の出力線
４９、およびコンパレータの出力線５０の信号波形を表
したものである。エラーアンプの出力線４８の信号５８
と三角波発振器の出力線４９の信号５９をコンパレータ
４４に入力する。コンパレータ４４の出力線５０の信号
波形６０は図のようになり、この信号はコンプリメンタ
リトランジスタ対５１を介した後ＰＷＭ回路４０のパル
ス出力用端子４７から信号５７として出力する。以上の
動作からわかるように、エラーアンプ４３の出力線４８
の信号が低下すると、パルス出力用端子４７からの出力
パルス５７の高レベルの幅Ｔｈｉが広がる。ＰＷＭ回路
は、このようにして入力電圧（プラス入力４５ａ、マイ
ナス入力４６ａ）によって出力パルス幅を変調するもの
である。また、１つの集積回路パッケージ内にＰＷＭ回
路を複数具備するものもあるが、その場合でも個々のＰ
ＷＭ回路はそれぞれ図４の構成および図５に示した動作
を行うものである。上述したように、従来のＰＷＭ回路
では、入力と出力の関係はその回路構成によって予め決
まっており、ＰＷＭ回路を複数搭載した集積回路におい
てもその出力を個々に反転可能にするものはなかった。
また、一般的な集積回路においても、その出力の真値は
回路構成によって予め決まっているのが普通であり、複
数の出力の全部を一括して反転可能にした回路は、例え
ば、「電子科学１９８０年１月号」第７２頁の図４．
２６（ａ）に記載されているように従来から存在した
が、複数の出力パルスを選択的に反転するものは存在し
なかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、複
数のパルス出力端子を有する従来の集積回路において
は、それぞれの出力パルスの真値が回路設計時に決まっ
てしまうため、特殊な真値の組み合わせを持つ集積回路
を必要とする場合にそれを個別に製造しなければならな
く柔軟性に欠けていた。以下、この事情をＰＷＭ回路を
例にとって説明する。ＰＷＭ回路を他の回路と組み合わ
せる場合には、出力の真値と偽値の関係を逆にすること
が望まれる場合がある。チョッパ回路と組み合わせる場
合を考える。図６にＤＣ／ＤＣコンバータに使う各種の
チョッパ回路の例を示す。（ａ）は降下型チョッパ回
路、（ｂ）は反転型チョッパ回路、（ｃ）は昇圧型チョ
ッパ回路である。（ａ）の降圧型チョッパ回路と（ｂ）
の反転型チョッパ回路はハイサイドスイッチ（スイッチ
の固定された電圧端子が高電圧側に接続されている）と
してＰチャネルのパワーＭＯＳＦＥＴ７１ａを具備
し、入力電源７０の電圧をＰチャネルのパワーＭＯＳ
ＦＥＴ７１ａのスイッチングと、整流回路を構成するダ
イオード７３、コイル７２、コンデンサ７４により平滑
して希望する出力電圧を得るものである。また、（ｃ）
に示す昇圧型チョッパ回路はローサイドスイッチ（スイ
ッチの固定された電圧端子が低電圧側に接続されてい
る）としてＮチャネルのパワーＭＯＳＦＥＴ７１ｂを
具備し、入力電源７０の電圧をパワーＭＯＳＦＥＴ７
１ｂのスイッチングと、整流回路を構成するダイオード
７３、コイル７２、コンデンサ７４により平滑して上記
（ａ）の降圧型チョッパ回路や（ｂ）の反転型チョッパ
回路と同様に希望する出力電圧を得るものである。

【０００６】図６の（ａ）、（ｂ）のチョッパ回路にお
いて、ハイサイドスイッチとしてＰチャネルのパワーＭ
ＯＳＦＥＴ７１ａをＯＮとするには、ゲート電圧をソ
ース電圧より低くする必要がある。従ってパルス入力端
子７６ａの真値は“ＬＯＷ”となる。逆に、図６の
（ｃ）のチョッパ回路において、ローサイドスイッチと
してＮチャネルのパワーＭＯＳＦＥＴ７１ｂをＯＮと
するには、ゲート電圧をソース電圧より高くする必要が
ある。従ってパルス入力端子７６ｂの真値は“ＨＩ”と
なる。以上のようにハイサイドスイッチとローサイドス
イッチとでそれぞれ異なる真値を有する専用のＰＷＭ回
路が必要となる。

【０００７】また、一般に電子回路装置内では単一電源
電圧ではなく複数の電源電圧が必要になることが多い。
その場合、複数の電源電圧を得るのにそれぞれ異なる制
御用集積回路を用いたのでは実装が煩雑になるだけでは
なく、部品代の点からみても同種類の制御用集積回路を
用いるのに比較して不利である。そこで１つのパッケー
ジに複数のＰＷＭ回路を備えたものがあるが、上述した
ように、それぞれのＰＷＭ回路の出力パルスの真値は固
定されており、利用者が真値を個別にかつ自由に選択す
ることができないという問題点があった。さらに、ＰＷ
Ｍ回路を用いてステップモータを駆動する場合にも、Ｐ
ＷＭ回路の出力パルスの真値が固定しているために予め
適合するＰＷＭ回路を用意する必要があった。

【０００８】以上の理由により、ＰＷＭ回路の製造メー
カは、ユーザの要求に答えるために、需要の多少にかか
わらず多品種のＰＷＭ回路を用意しておかなければなら
なかった。その場合、少数ロットのものは多数ロットと
比較して売価が著しく高くなってしまう問題があった。
また多品種のＰＷＭ回路を製造するためにはユーザマー
ケットにおける品種ごとの需要量を調査する必要がある
が、その調査に誤りがあって需要のあまりない品種のも
のを大量に生産した場合には大きな損害をうける危険性
がある。また、ユーザにおいては、装置内の電源電圧構
成を変更した場合、従来使用していたＰＷＭ回路がその
まま使用できず、特別の外部回路を付加して必要な機能
を満足させたり、新規に必要とする機能を有する新たな
ＰＷＭ回路を購入しなおさなければならないという問題
があった。また、本来１つですむＰＷＭ回路を複数使用
しなければならないという問題があった。以上のこと
は、ＰチャネルのパワーＭＯＳＦＥＴ７１ａの替わり
にＰＮＰ形トランジスタ、また、ＮチャネルのパワーＭ
ＯＳＦＥＴ７１ｂの替わりにＮＰＮ形トランジスタを
用いたときも同様であり、その他同様の動作を必要とす
る場合において同じ問題があった。以上ＰＷＭ回路を例
にして詳細に述べたが、従来からある複数の出力端子を
有する一般的な集積回路においても同様な問題があっ
た。本発明の目的は、上記の問題を解決し、複数の出力
端子からの出力の真値を個別に制御できる柔軟性の高い
集積回路を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、複数のパルス出力用端子（１６、２６）
を有する集積回路に複数の制御信号入力端子（１７、２
７）を付加し、該制御信号入力端子からの制御信号によ
ってスイッチなどを制御して上記パルス出力用端子各々
からのパルス出力を選択的に反転可能にしたことを特徴
としている。また、複数のＰＷＭ回路からなる集積回路
に上記と同様な手段を設けたことを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明は、制御信号入力端子から制御信号を入
力することにより、複数のパルス出力用端子からの出力
パルスの真値を外部端子から個別にかつ任意に選択する
ことが可能となり、特に複数のＰＷＭ回路を有する制御
用集積回路に適用した場合には電源制御用やステップモ
ータ制御用など幅広く使用でき利用価値を拡大できる。

【００１１】

【実施例】

（第１の実施例）本発明の第１の実施例を図１を用いて
説明する。同図は本実施例における集積回路の出力部の
概略構成を示したものである。本実施例は複数のパルス
出力端子を有する全ての集積回路に適用可能である。同
図において、１０は集積回路の本体となる主回路、１１
および２１は主回路１０からの出力線、１２および２２
は信号反転用インバータ、１３、１４、２３および２４
は切り換えスイッチ、１５および２５はコンプリメンタ
リトランジスタ対で構成された出力バッファ回路、１６
および２６は集積回路からのパルス出力端子、１７およ
び２７は制御信号入力端子である。制御信号入力端子１
７は、切り換えスイッチ１３および１４を切り換え、出
力１６の真値をハイレベルにするかロウレベルにするか
を制御するためのものである。同様に、制御信号入力端
子２７は、切り換えスイッチ２３および２４を切り換
え、出力２６の真値をハイレベルにするかロウレベルに
するかを制御するためのものである。

【００１２】本実施例の動作を詳細に説明する。例え
ば、制御信号入力端子１７の入力レベルが“ＨＩ”のと
きは、切り換えスイッチ１３がＯＦＦ、切り換えスイッ
チ１４がＯＮとなり、主回路１０からの出力線１１の信
号は信号反転用インバータ１２を経由し反転してコンプ
リメンタリトランジスタ対１５の共通ベースに入力され
る。従って主回路１０からの出力が“ＨＩ”のときには
パルス出力用端子１６にロウレベルの信号が出力され
る。また逆に、主回路１０からの出力が“ＬＯＷ”のと
きにはパルス出力用端子１６にハイレベルの信号が出力
される。従って、制御信号入力端子１７を“ＨＩ”にし
た場合には、パルス出力用端子１６からは主回路の出力
パルスが反転して出力されることがわかる。

【００１３】同様にして、制御信号入力端子１７の入力
レベルが“ＬＯＷ”のときは、切り換えスイッチ１３が
ＯＮ、切り換えスイッチ１４がＯＦＦとなり、主回路１
０からの出力線１１の信号は信号反転用インバータ１２
を経由せず直接コンプリメンタリトランジスタ対１５の
共通ベースに入力される。従って主回路１０からの出力
が“ＨＩ”のときにはパルス出力用端子１６にハイレベ
ルの信号が出力される。また逆に、主回路１０からの出
力が“ＬＯＷ”のときにはパルス出力用端子１６にロウ
レベルの信号が出力される。従って、制御信号入力端子
１７を“ＬＯＷ”にした場合には、パルス出力用端子１
６からは主回路１０の出力パルスがそのまま出力される
ことがわかる。制御信号入力端子２７に関する動作も上
述した制御信号入力端子１７関する動作と同じである。
なお、図１中のインバータ１２、２２や切り換えスイッ
チ１３、１４、２３、２４は、同様な機能をもつもので
あれば如何なる構成のものでもよい。また上記実施例で
はパルス出力用端子が２個の場合で説明したが、２個に
限らず幾つあってもよい。以上説明したように、本実施
例による集積回路によると、複数のパルス出力の真値の
それぞれを制御信号入力端子のからの制御信号によって
自由に変更できるようになる。

【００１４】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例を説明する。図２は、本実施例を説明するためのも
ので、１つの集積回路パッケージ内に複数のＰＷＭ回路
を備え、それぞれのＰＷＭ回路の出力パルスの真値を上
記第１の実施例と同様な構成で選択可能としたものであ
る。このようにすることによって、ハイサイドスイッチ
ング方式のチョッパ回路とローサイドスイッチング方式
のチョッパ回路の両方を混在させたものに対しても対応
可能になる。例えば、図２に示すような１つの集積回路
パッケージ３０内に２つのＰＷＭ回路４０ａ及びＰＷＭ
回路４０ｂを備えた場合について考える。ＰＷＭ回路４
０ａの制御信号入力端子３７ａの入力レベルが“ＨＩ”
のときパルス出力用端子３６ａからは“ＬＯＷ”真値の
出力パルスが出力し、これとは反対に制御信号入力端子
３７ａの入力レベルが“ＬＯＷ”のときパルス出力用端
子３６ａからは“ＨＩ”真値の出力パルスが出力する。
同様に、ＰＷＭ回路４０ｂの制御信号入力端子３７ｂの
入力レベルが“ＨＩ”のときパルス出力用端子３６ｂか
らは“ＬＯＷ”真値の出力パルスが出力し、これとは反
対に制御信号入力端子３７ｂの入力レベルが“ＬＯＷ”
のときパルス出力用端子３６ｂからは“ＨＩ”の真値の
出力パルスが出力する。

【００１５】以上の結果をまとめると、図３に示すよう
に４通りの組み合わせが生じる。すなわち、項番１は、
３７ａおよび３７ｂがともに“Ｌ”のときＰＷＭ回路４
０ａおよびＰＷＭ回路４０ｂの出力がともに“ＨＩ”で
あることを意味し、項番２は、３７ａが“Ｌ”、３７ｂ
が“ＨＩ”のときＰＷＭ回路４０ａの出力が“ＨＩ”
で、ＰＷＭ回路４０ｂの出力が“Ｌ”になることを意味
し、項番３は３７ａが“Ｈ”、３７ｂが“Ｌ”のとき、
ＰＷＭ回路４０ａの出力が“Ｌ”、ＰＷＭ回路４０ｂの
出力が“Ｈ”になることを意味し、項番４は３７ａが
Ｈ、３７ｂがＨのとき、ＰＷＭ回路４０ａおよびＰＷＭ
回路４０ｂの出力がともに“Ｌ”であることを意味して
いる。項番２と項番３はパルス出力用端子３６ａとパル
ス出力用端子３６ｂを入れ替えれば使用上は全く同一と
なるため、実際には３通りの組合せと考えてよい。一般
解としては、ｎ個のＰＷＭ回路があると、ｎ＋１通りの
組合せが生じる。制御信号入力端子はｎ個のＰＷＭ回路
にそれぞれ備えてもよいが、一般にｍ本の信号線で２の
ｍ乗通りの組み合わせを選択できるため、集積回路パッ
ケージ３０のリード線の本数を少なく抑えることができ
る。なお、図２には示されていないが、一つの三角波発
振器をＰＷＭ回路４０ａとＰＷＭ回路４０ｂで共用する
構成にしてもよい。

【００１６】以上のように、１つの集積回路パッケージ
に複数のＰＷＭ回路を備え、それぞれの出力パルスの真
値を外部端子（制御信号入力端子）により制御可能とす
ることで、従来は集積回路の製造メーカが多種類の集積
回路を準備し、ユーザは必要とする出力パルスの真値を
備えた集積回路を選択することが必要であったものが、
１つの集積回路により出力パルスの真値の組合せを自由
に選択することができるようになった。従って、集積回
路の製造メーカにおいては品種数を大幅に少なくするこ
とができ、品種管理の簡素化および多数ロット生産が可
能になることにより、売価を低く設定することができ競
合メーカより格段に有利になる。また、ユーザマーケッ
トの各品種の需要調査も品種の数が少なくできるので容
易になり、また、需要調査の間違いによる損害の可能性
も大幅に減らすことができる。さらに、ユーザにおいて
は、特別な外部回路を付加することなく、必要最小限の
集積回路で各種の構成に対応が可能となる。

【００１７】なお、パルス出力用端子の出力パルス真値
のＨＩまたはＬＯＷの選択を行う回路を集積回路のマス
ク上に備え、集積回路の内部接続により出力パルス真値
の選択を行うこともできる。このようにすると、集積回
路の製造メーカは、例えば、異なる方式のＰＷＭ回路に
対して同一のマスクによる内部接続を行うことにより、
複数種類の制御用集積回路を準備するのに１種類のマス
クで対応することが可能となり、マスク品種を最小限と
し、品種管理の簡素化および多数ロット生産により、売
価を低く設定することができ競合メーカより有利にな
る。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の集積回路によれば、特別な回路を設けることなく部品
の共通化、小型化が図れ、また回路設計の際に柔軟性が
あるため、コスト面および設計面での効果が大きい。特
にＰＷＭ回路に適用しスイッチング電源の制御用集積回
路として使用することにより、電源の小型化、製造工程
の一元化などが可能であり、低コスト化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図３】ＰＷＭ回路が２つのときの出力パルス真値の組
合せを示す図である。

【図４】従来のＰＷＭ回路の例を示すブロック図であ
る。

【図５】従来のＰＷＭ回路の動作を示す図である。

【図６】ローサイドスイッチおよびハイサイドスイッチ
の例を示す回路図である。

【符号の説明】

１０主回路１３、１４、２３、２４切り換えスイッチ１６、２６、３６ａ、３６ｂパルス出力用端子１７、２７、３７ａ、３７ｂ制御信号入力端子３０制御用集積回路パッケージ４０ＰＷＭ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤雄介愛知県尾張旭市晴丘町池上１番地株式会社日立旭エレクトロニクス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のパルス出力用端子と複数の制御信
号入力端子を有する集積回路であって、上記複数の制御
信号入力端子からの制御信号によって上記パルス出力用
端子各々からのパルス出力を選択的に反転可能にしたこ
とを特徴とする集積回路。
【請求項２】それぞれが１つのパルス出力用端子を有
する複数のＰＷＭ回路と複数の制御信号入力端子を有す
る集積回路であって、上記複数の制御信号入力端子から
の制御信号によって上記パルス出力用端子各々からのパ
ルス出力を選択的に反転可能にしたことを特徴とする集
積回路。